CN109856924A - 无掩模曝光方法和设备以及制造半导体装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种无掩模曝光方法、一种无掩模曝光设备和一种制造半导体装置的方法。无掩模曝光方法包括:将从光源输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束;将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束,第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置,第二组点光束具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置;并且利用第一组点光束和第二组点光束扫描目标层。目标层具有第一高度和与第一高度不同的第二高度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月14日提交的申请号为10-2017-0151818的韩国专利申请的优先权,其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明的示例性实施例涉及无掩模曝光方法、无掩模曝光设备以及使用所述无掩模曝光方法制造半导体装置的方法。更具体地,示例性实施例涉及使用空间光调制器的无掩模曝光方法、无掩模曝光设备以及使用所述无掩模曝光方法制造半导体装置的方法。
背景技术
曝光设备可用于在例如平板显示器(FPD)或半导体晶圆的基板上形成图案。随着基板尺寸增加和待形成的图案需要提高精度,光掩模的制造成本增加。无掩模曝光设备可以实现成本降低。这种无掩模曝光设备可以使用一束点光束(spot beam)来曝光图案,所述点光束通过具有空间光调制器(SLM)的光学系统被引导到基板的目标层上。可以通过自动调焦功能一起调节所有点光束的焦点。然而,当目标层在单次扫描中在扫描曝光宽度内具有高度差异时,由于使用自动调焦功能使所有点光束的焦点一起改变,所以由于高度差异可以导致并非所有点光束精确地聚焦在具有不同高度的部分上。
发明内容
本发明的示例性实施例提供一种无掩模曝光方法,其能够防止由于在小于扫描曝光宽度的区域内的高度差引起的散焦所导致的分辨率劣化。
本发明的示例性实施例提供一种使用上述无掩模曝光方法制造半导体装置的方法。
本发明的示例性实施例提供一种用于执行上述方法的无掩模曝光设备。
根据本发明的示例性实施例,无掩模曝光方法包括:将从光源输出的光空间调制为具有掩模图案的图案光束;将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束,第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置,第二组点光束具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置;以及利用第一组点光束和第二组点光束扫描目标层。目标层具有第一高度和不同于所述第一高度的第二高度。
根据本发明的示例性实施例,制造半导体装置的方法包括在基板上形成目标层。目标层具有第一高度和不同于第一高度的第二高度。该方法还包括:检测第一高度和第二高度之间的高度差;基于检测到的高度差生成曝光数据;将从光源输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束;将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束,第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置,第二组点光束具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置;以及根据曝光数据,利用第一组点光束扫描目标层的具有第一高度的第一部分,并且根据曝光数据,利用第二组点光束扫描目标层的具有第二高度的第二部分。
根据本发明的示例性实施例,无掩模曝光设备包括载台,其支撑具有待曝光的目标层的基板。所述载台使基板在至少一个方向上移动。该设备还包括:输出光的光源;光调制器,其将输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束;和多透镜阵列,其包括第一微透镜阵列组和第二微透镜阵列组。第一微透镜阵列组将调制的图案光束会聚成第一组点光束,第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置,并且第二微透镜阵列组将调制的图案光束会聚成具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置的第二组点光束。
根据本发明的示例性实施例,具有掩模图案的图案光束被分别会聚成具有相对于曝光表面的第一焦点位置的第一组点光束和具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置的第二组点光束,并且第一组点光束和第二组点光束被分别扫描到目标层的具有不同高度的部分上。
因此,当目标层在小于光学头的曝光扫描宽度的区域中具有阶梯差时,可以用具有不同高度的不同焦面的点光束来曝光目标层。因此,可以防止或减少由于散焦引起的分辨率劣化,从而提高曝光设备的分辨率。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例,本发明的上述和其他特征将变得更加明显,其中:
图1是示出根据本发明示例性实施例的无掩模曝光设备的立体图。
图2是示出根据本发明示例性实施例的图1中的无掩模曝光设备的框图。
图3是示出根据本发明示例性实施例的通过图1中的无掩模曝光设备的光学头引导到曝光表面上的一束点光束的立体图。
图4是示出根据本发明示例性实施例的图1中的无掩模曝光设备的光学系统的截面图。
图5A是示出根据本发明示例性实施例的图4中的光学系统的光调制元件的微镜阵列的图。
图5B是示出根据本发明示例性实施例的由图4中的光学系统的第一投射透镜放大的微镜阵列的图。
图5C是示出根据本发明示例性实施例的由图4中的光学系统的多透镜阵列形成的光束阵列的图。
图6是示出根据本发明示例性实施例的图4中的光学系统的多透镜阵列的平面图。
图7是根据本发明示例性实施例的沿图6中的线A-A'截取的截面图。
图8和图9是示出根据本发明示例性实施例的多透镜阵列的截面图。
图10是示出根据本发明示例性实施例的与图7中的多透镜阵列相邻布置的空间滤波器阵列的图。
图11是示出根据本发明示例性实施例的图10中的空间滤波器阵列的截面图。
图12是示出根据本发明示例性实施例的与图9中的多透镜阵列相邻布置的空间滤波器阵列的图。
图13是示出根据本发明示例性实施例的图12中的空间滤波器阵列的截面图。
图14A至图14D是示出根据本发明示例性实施例的会聚在预定高度的曝光表面上的点光束的图,所述点光束通过无掩模曝光设备的光学系统被引导到所述曝光表面上。
图15是示出根据本发明示例性实施例的图1中的光学系统的自动调焦装置的截面图。
图16是示出根据本发明示例性实施例的待通过点光束曝光的目标层的截面图,其中所述点光束通过图1中的光学系统被引导到所述目标层上。
图17是示出根据本发明示例性实施例的无掩模曝光方法的流程图。
图18至图20是示出根据本发明示例性实施例的制造半导体装置的方法的图。
具体实施方式
以下将参照附图更全面地描述本发明的示例性实施例。在所有附图中,相同的附图标记可以指代相同的元件。
应当理解,术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中用于将一个元件与另一个元件区分开,并且这些元件不受这些术语的限制。因此,在示例性实施例中的“第一”元件在另一示例性实施例中可被描述为“第二”元件。
在本文中,当两个或更多个元素或值被描述为彼此实质上相同或大致相同时,应理解的是,这些元素或值彼此等同、彼此无法区分、或如本领域普通技术人员所理解的彼此可区分但在功能上彼此相同。
将进一步理解的是,当两个部件或方向被描述为实质上彼此平行或垂直地延伸时,所述两个部件或方向彼此精确地平行或垂直地延伸,或者如本领域普通技术人员所理解的在测量误差内彼此大致平行或垂直地延伸。
图1是示出根据本发明示例性实施例的无掩模曝光设备的立体图。图2是示出根据本发明示例性实施例的图1中的无掩模曝光设备的框图。图3是示出根据本发明示例性实施例的由图1中的无掩模曝光设备的光学头引导到曝光表面上的一束点光束的立体图。图4是示出根据本发明示例性实施例的图1中的无掩模曝光设备的光学系统的截面图。图5A是示出根据本发明示例性实施例的图4中的光学系统的光调制元件的微镜阵列的图。图5B是示出根据本发明示例性实施例的由图4中的光学系统的第一投射透镜放大的微镜阵列的图。图5C是示出根据本发明示例性实施例的由图4中的光学系统的多透镜阵列形成的光束阵列的图。图6是示出根据本发明示例性实施例的图4中的光学系统的多透镜阵列的平面图。图7是根据本发明示例性实施例的沿图6中的线A-A'截取的截面图。图8和图9是示出根据本发明示例性实施例的多透镜阵列的截面图。图10是示出根据本发明示例性实施例的与图7中的多透镜阵列相邻布置的空间滤波器阵列的图。图11是示出根据本发明示例性实施例的图10中的空间滤波器阵列的截面图。图12是示出根据本发明示例性实施例的与图9中的多透镜阵列相邻布置的空间滤波器阵列的图。图13是示出根据本发明的示例性实施例的图12中的空间滤波器阵列的截面图。图14A至图14D是示出根据本发明示例性实施例的会聚在预定高度的曝光表面上的点光束的图,所述点光束通过无掩模曝光设备的光学系统被引导到所述曝光表面上。图15是示出根据本发明示例性实施例的图1中的光学系统的自动调焦装置的截面图。图16是示出根据本发明示例性实施例的待通过点光束曝光的目标层的截面图,其中所述点光束通过图1中的光学系统被引导到所述目标层上。
参照图1至图16,在示例性实施例中,无掩模曝光设备100包括:载台110,其支撑具有待曝光的目标层L的基板S;光源120,其输出光;光学系统130,其将输出的光调制成图案光束并将该图案光束会聚成多个点光束210;以及控制器150,其控制载台110和光学系统130。
在示例性实施例中,无掩模曝光设备100是图案生成器,其将图案写在其上沉积有作为目标层L的光敏层的基板S上。因此,目标层L在本文中也可称为光敏层L。无掩模曝光设备100可用于例如在平板显示器(FPD)或半导体晶圆上执行的光刻工艺。如下面进一步详细描述的,目标层L包括曝光表面ES,点光束210被光学系统130引导到曝光表面ES上。
如图1和图2所示,载台110可以是在至少一个方向上可移动的可移动台。在示例性实施例中,载台110设置在载台驱动部分112上,并且载台110可在载台驱动部分112上沿第一方向(例如,X方向)和第二方向(例如,Y方向)移动。载台驱动部分112可包括例如使载台110移动的载台驱动机构。控制器150可控制载台驱动机构来使载台110移动。
如图3所示,在示例性实施例中,光学系统(例如,光学头)130产生多个点光束210,并且在使载台110相对于光学系统130移动的同时将多个点光束210引导到光敏层L上。光学系统利用点光束210扫描光敏层L。使用由光学头130引导到光敏层L的点光束210一次扫描的宽度在本文中称为扫描曝光宽度。
在示例性实施例中,多个光学系统130可以安装在载台110上方。例如,多个光学系统130可以通过台架(stage gantry)固定地安装,以彼此间隔开。包括多个光学系统130的多曝光头可以将源自从光源120输出的光的空间调制光束引导到基板S上。
在示例性实施例中,光学系统130将输出的光调制成图案形成光。图案形成光用于形成虚拟掩模(VM)的图案。光学系统130可以会聚所述图案形成光,并将多个点光束210引导到基板S上。例如,在示例性实施例中,光学系统130包括:光调制元件132,其将从光源120发射的光空间调制为具有掩模图案(VM)的图案光束;以及投射光学系统,其将调制的图案光束投射为多个点光束,所述多个点光束被引导到基板S的表面上。
参照图2和图4,在示例性实施例中,投射光学系统包括:第一投射透镜134,其放大调制的光;具有多个微透镜137的多透镜阵列(MLA)136,其将放大的图案光束分成多个点光束并使所述点光束准直;以及第二投射透镜138,其调节点光束的分辨率并传输调节后的点光束。因此,第一投射透镜134、多透镜阵列136和第二投射透镜138在本文中可以统称为投射光学系统。在示例性实施例中,微透镜137包括第一微透镜137a和第二微透镜137b(见图6)。
光调制元件132可以包括例如空间光调制器(SLM)。光调制元件132可以包括例如微机电系统(MEMS)型数字微镜装置(DMD)。DMD包括存储器单元和以矩阵形式布置的多个微镜,并且控制器150可以输出曝光控制信号用于控制每个微镜的开/关。当光调制元件132包括M×N(例如,1920×400)个微镜时,多透镜阵列136可相应地包括M×N(例如,1920×400)个微透镜137。在本文中光调制元件132也可称为光调制器132。
如图5A所示,DMD的微镜可以构成具有预定间距(P)和宽度(W)的微镜阵列。根据控制器150的曝光控制信号,微镜可以将来自光源120的光空间调制成具有多个光束200的图案光束。
如图5B所示,可以通过第一投射透镜134将多个光束200放大预定的放大量(M)。例如,可以通过第一投射透镜134将多个光束200的间距(P)和宽度(W)放大预定的放大量(M)。因此,由第一投射透镜134产生的多个放大光束202可以具有间距P*M和宽度W*M.
如图5C所示,多个放大光束202可以通过多透镜阵列136的微透镜137会聚成多个点光束210。在示例性实施例中,多个放大光束202的间距(P*M)不改变,而多个光束200的宽度减小到d(其中d小于W)。
随着点光束210远离点光束210的焦面移动,点光束210的直径可以变宽,而当曝光表面ES位于所述焦面时,点光束210的直径可以处于最小值,由此提供最大分辨率。
在示例性实施例中,多透镜阵列136包括至少两组微透镜阵列。例如,在示例性实施例中,多透镜阵列136包括第一微透镜阵列组136a和第二微透镜阵列组136b(见图9)。第一微透镜阵列组136a包括第一微透镜137a,其将调制的图案光束会聚成第一组点光束(例如,第一点光束)210a,第一组点光束在实质上与曝光表面ES垂直的Z轴上具有第一焦点位置。第二微透镜阵列组136b包括第二微透镜137b,其将调制的图案光束会聚成第二组点光束(例如,第二点光束)210b,第二组点光束具有不同于第一焦点位置的第二焦点位置。在示例性实施例中,第一微透镜137a具有第一折射率,第二微透镜137b具有不同于第一折射率的第二折射率。
如图7所示,在示例性实施例中,包括在第一微透镜阵列组136a中的第一微透镜137a具有第一厚度T1,并且包括在第二微透镜阵列组136b中的第二微透镜137b具有与第一厚度T1不同的第二厚度T2。在示例性实施例中,第一微透镜137a和第二微透镜137b具有大约相同的曲率半径。
根据示例性实施例,图案光束的多个光束200中的第一光束通过第一微透镜阵列组136a会聚成具有第一焦点位置的第一组点光束210a,并且图案光束的多个光束200中的第二光束通过第二微透镜阵列组136b会聚成具有第二焦点位置的第二组点光束210b。
穿过第一微透镜阵列组136a的第一组点光束210a具有第一高度的焦面F1,穿过第二微透镜阵列组136b的第二组点光束210b具有与第一高度不同的第二高度的焦面F2。
如图8所示,在示例性实施例中,第一微透镜阵列组136a包括具有第一曲率半径R1的第一微透镜137a,第二微透镜阵列组136b包括具有与第一曲率半径R1不同的第二曲率半径R2的第二微透镜137b。
根据示例性实施例,图案光束的多个光束200中的第一光束通过第一微透镜阵列组136a会聚成具有第一焦点位置的第一组点光束210a,并且图案光束的多个光束200中的第二光束通过第二微透镜阵列组136b会聚成具有第二焦点位置的第二组点光束210b。
根据示例性实施例,穿过第一微透镜阵列组136a的第一组点光束210a具有第一高度的焦面F1,并且穿过第二微透镜阵列组136b的第二组点光束210b具有与第一高度不同的第二高度的焦面F2。
如图9所示,在示例性实施例中,第一微透镜阵列组136a包括第一微透镜137a,第一微透镜137a在Z轴上具有第一位置,并且第二微透镜阵列组136b包括第二微透镜137b,第二微透镜137b在Z轴上具有与第一位置不同的第二位置。
根据示例性实施例,图案光束的多个光束200中的第一光束通过第一微透镜阵列组136a会聚成具有第一焦点位置的第一组点光束210a,并且图案光束的多个光束200中的第二光束通过第二微透镜阵列组136b会聚成具有第二焦点位置的第二组点光束210b。
根据示例性实施例,穿过第一微透镜阵列组136a的第一组点光束210a具有第一高度的焦面F1,并且穿过第二微透镜阵列组136b的第二组点光束210b具有与第一高度不同的第二高度的焦面F2。
在示例性实施例中,第一微透镜阵列组136a和第二微透镜阵列组136b被配置为使得第一微透镜阵列组136a的第一焦点位置和第二微透镜阵列组136b的第二焦点位置分别根据目标层L的高度差改变。
例如,在示例性实施例中,第一微透镜137a和第二微透镜137b的位置可在Z轴上调节。在示例性实施例中,第一微透镜137a和第二微透镜137b可在Z轴上相对于彼此移动。第一微透镜137a和第二微透镜137b之间的高度差(ΔZ)可以根据目标层L的高度差确定。
在示例性实施例中,控制器150接收与目标层L的高度差有关的信息(例如,指示目标层L的高度差的信息)。基于该信息,生成曝光数据。例如,基于检测到的目标层L的高度差生成曝光数据。曝光数据用于将第一点光束210a指定给目标层L的具有第一高度的第一部分并将第二点光束210b指定给目标层L的具有第二高度的第二部分。根据曝光数据,图案光束的多个光束200中的第一光束和第二光束分别对应于第一微透镜阵列组136a和第二微透镜阵列组136b。第一点光束210a被引导到目标层L的具有第一高度的第一部分上,第二点光束210b被引导到目标层L的具有第二高度的第二部分上。
在示例性实施例中,无掩模曝光设备100还包括空间滤波器阵列160,其对由多透镜阵列136会聚的点光束进行过滤。
如图10和图11所示,在示例性实施例中,空间滤波器阵列160包括过滤点光束的过滤孔165和167。在示例性实施例中,空间滤波器阵列160包括过滤第一组点光束210a的第一过滤孔165a和167a,以及过滤第二组点光束210b的第二过滤孔165b和167b。
在示例性实施例中,空间滤波器阵列160包括限定了过滤孔165和167的透明构件162和形成在透明构件162的表面上的阻挡图案。透明构件可包括例如熔融石英玻璃。阻挡图案可以包括能够挡光的金属,例如铬。
在示例性实施例中,阻挡图案包括形成在透明构件162的第一表面上的第一阻挡图案164,以及形成在透明构件162的与第一表面相对的第二表面上的第二阻挡图案166。第一阻挡图案164限定第一上部过滤孔165a和第二上部过滤孔165b,第一上部过滤孔165a过滤第一组点光束210a,第二上部过滤孔165b过滤第二组点光束210b。第二阻挡图案166限定第一下部过滤孔167a和第二下部过滤孔167b,第一下部过滤孔167a过滤第一组点光束210a,第二下部过滤孔167b过滤第二组点光束210b。
因此,在示例性实施例中,通过第一微透镜137a会聚的第一组点光束210a穿过具有预定尺寸的第一上部过滤孔165a和第一下部过滤孔167a。因此,可以去除噪声。此外,通过第二微透镜137b会聚的第二组点光束210b穿过具有预定尺寸的第二上部过滤孔165b和第二下部过滤孔167b。因此,可以去除噪声。
如图12和图13所示,在示例性实施例中,空间滤波器阵列160包括过滤第一组点光束210a的第一滤波器阵列160a,以及过滤第二组点光束210b的第二滤波器阵列160b。
在示例性实施例中,当第一微透镜阵列组136a在Z轴上具有第一位置,并且第二微透镜阵列组136b在Z轴上具有与第一位置不同的第二位置时,对应于第一微透镜阵列组136a,第一滤波器阵列160a被布置成在Z轴上具有第三位置,并且对应于第二微透镜阵列组136b,第二滤波器阵列160b被布置成在Z轴上具有与第三位置不同的第四位置。
在示例性实施例中,第一滤波器阵列160a包括限定第一过滤孔165a的第一透明构件162a和形成在第一透明构件162a的第一表面上的第一阻挡图案164。第二滤波器阵列160b包括限定第二过滤孔167b的第二透明构件162b和形成在第二透明构件162b的第二表面上的第二阻挡图案166。
因此,在示例性实施例中,通过第一微透镜137a会聚的第一组点光束210a穿过具有预定尺寸的第一过滤孔165a。因此,可以去除噪声。此外,通过第二微透镜137b会聚的第二组点光束210b穿过具有预定尺寸的第二过滤孔167b。因此,可以去除噪声。
如图14A至图14D所示,在示例性实施例中,第一微透镜阵列组136a和第二微透镜阵列组136b具有不同的布置。例如,第一点光束210a和第二点光束210b可以根据第一微透镜137a和第二微透镜137b的布置来布置。第一点光束210a在特定高度处的曝光表面ES中的直径可以与第二点光束210b在曝光表面ES中的直径不同。
如图15所示,在示例性实施例中,光学系统130还包括自动调焦装置140。自动调焦装置140可以调节点光束210的焦点。例如,可以通过自动调焦装置140沿Z轴一起调节曝光扫描宽度SW内的所有点光束210的焦点。
当光学头130在第一位置(X1)处沿Y轴扫描曝光扫描宽度SW内的第一高度H1的曝光表面ES时,通过光学头130引导到曝光表面ES上的所有点光束210的焦点可以通过自动调焦装置140调节。类似地,当光学头130在第二位置(X2)处沿Y轴扫描曝光扫描宽度SW内的第二高度H2的曝光表面ES时,通过光学头130引导到曝光表面ES上的所有点光束210的焦点可以通过自动调焦装置140调节。
如图16所示,在示例性实施例中,当布置在基板S上的晶片D上的光敏层L在曝光扫描宽度SW内具有高度差ΔH时,利用在第一高度处具有最大分辨率的第一点光束210a(例如,具有第一高度H1的焦面)来曝光光敏层L的具有第一高度H1的第一部分,并且利用在第二高度处具有最大分辨率的第二点光束210b(例如,具有第二高度H2的焦面)来曝光光敏层L的具有第二高度H2的第二部分。
因此,当目标层在小于曝光扫描宽度SW的区域中具有可能导致自动调焦功能不能正常工作(例如,因为相同的自动调焦功能应用于所有点光束)的阶梯差时,本发明的示例性实施例利用具有不同高度的不同焦面的点光束来曝光目标层。因此,可以防止或减少由于散焦引起的分辨率劣化,并且可以提高曝光设备的分辨率。
在下文中,将描述使用上述无掩模曝光设备在基板上曝光目标层的方法,以及使用该方法制造半导体装置的方法。无掩模曝光方法可以用于制造例如面板级封装件。在下文中,将描述正在制造的半导体装置是面板级封装件的示例性场景。然而,应该理解,按照根据本发明示例性实施例的制造半导体装置的方法制造的半导体装置不限于面板级封装件。
图17是示出根据本发明示例性实施例的无掩模曝光方法的流程图。图18至图20是示出根据本发明示例性实施例的制造半导体装置的方法的图。
参照图17至图20,在示例性实施例中,在基板上形成目标层40(S100),检测目标层40的高度差(S110),并且使用检测到的高度差信息生成曝光数据(S120)。
如图18所示,在示例性实施例中,将晶圆切割成多个晶片20,并且将晶片20布置在基板10上。然后在基板10上形成覆盖晶片20的导电层30,而后在导电层30上形成光刻胶层40(例如,目标层40)。
可以使用晶片20的表面上的对准键K来获得每个晶片20和该晶片20上的光刻胶层40的位置坐标(例如,X,Y坐标值)。然后,可以获得关于每个坐标上的光刻胶层40的高度差的信息(例如,表示高度差的信息)。
使用所述表示高度差的信息生成曝光数据,曝光数据指定用第一点光束210a曝光光刻胶层40的具有第一高度的第一部分,并且用第二点光束210b曝光光刻胶层40的具有与第一高度不同的第二高度的第二部分。
然后生成具有掩模图案的调制光(S130)。然后,将多束调制光会聚成具有第一焦点位置的第一组点光束和具有第二焦点位置的第二组点光束(S140)。然后,用第一组点光束和第二组点光束扫描目标层40(S150)。
如图19和图20所示,在示例性实施例中,根据曝光数据,多束调制光束分别对应于第一微透镜阵列组136a和第二微透镜阵列组136b。然后,用第一点光束210a曝光光刻胶层40的具有第一高度的第一部分,用第二点光束210b曝光光刻胶层40的具有第二高度的第二部分。然后可以将基板10切割成相应的芯片以制造半导体封装件。
因此,在本发明的示例性实施例中,当目标层在小于曝光扫描宽度SW的区域中具有高度差时(例如,当在一个曝光扫描宽度SW内目标层具有高度差时),用具有不同高度的不同焦面的点光束曝光目标层。因此,可以提高曝光设备的分辨率。
可以使用根据本发明示例性实施例的无掩模曝光设备将虚拟掩模图案转印到诸如玻璃基板和半导体晶圆的基板。例如,为了在晶圆上形成电路层,可以在晶圆上沉积光刻胶层,并且可以使用无掩模曝光设备将掩模图案转印到光刻胶层。然后,可以在光刻胶层上执行显影工艺以形成光刻胶图案,并且可以使用光刻胶图案执行蚀刻工艺来在晶圆上形成期望的电路图案。
可以通过无掩模曝光设备制造显示装置、半导体装置等。显示装置可以包括例如有机发光显示(OLED)装置。半导体装置可以包括例如鳍式场效应晶体管(finFET)装置、动态随机存取存储器(DRAM)装置、垂直NAND(VNAND)存储器装置等。所述装置可以用于实现例如台式电脑、便携式电脑、笔记本电脑、个人便携式终端、平板电脑、手机、数字音乐播放器等。
尽管已经参考本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明,但是本领域普通技术人员将理解,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上做出各种改变。
Claims (25)
1.一种无掩模曝光方法,包括:
将从光源输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束;
将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束,所述第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置,所述第二组点光束具有与所述第一焦点位置不同的第二焦点位置;以及
利用所述第一组点光束和所述第二组点光束扫描所述目标层,其中,所述目标层具有第一高度和不同于所述第一高度的第二高度。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束包括:
通过使调制的图案光束通过第一微透镜阵列组来形成所述第一组点光束;以及
通过使调制的图案光束通过第二微透镜阵列组来形成所述第二组点光束。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述第一微透镜阵列组包括具有第一厚度的多个第一微透镜,并且所述第二微透镜阵列组包括具有与所述第一厚度不同的第二厚度的多个第二微透镜。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,所述第一微透镜阵列组包括具有第一曲率半径的多个第一微透镜,并且所述第二微透镜阵列组包括具有与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径的多个第二微透镜。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,所述第一微透镜阵列组包括多个第一微透镜,所述多个第一微透镜设置在所述Z轴上的第一位置处,并且所述第二微透镜阵列组包括多个第二微透镜,所述多个第二微透镜设置在所述Z轴上的与所述第一位置不同的第二位置处。
6.根据权利要求5所述的方法,还包括:
调节所述第一微透镜在所述Z轴上的所述第一位置;以及
调节所述第二微透镜在所述Z轴上的所述第二位置。
7.根据权利要求1所述的方法,还包括:
检测所述目标层的所述第一高度和所述第二高度之间的高度差;
基于检测到的高度差生成曝光数据;
基于所述曝光数据指定将所述第一组点光束引导到所述目标层的具有所述第一高度的第一部分;以及
基于所述曝光数据指定将所述第二组点光束引导到所述目标层的具有所述第二高度的第二部分。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述高度差处于所述第一组点光束和所述第二组点光束的扫描曝光宽度内。
9.根据权利要求1所述的方法,还包括:
根据所述目标层中所述第一高度和所述第二高度之间的高度差,调节所述第一组点光束的所述第一焦点位置和所述第二组点光束的所述第二焦点位置。
10.根据权利要求1所述的方法,还包括:
过滤所述第一组点光束和所述第二组点光束,其中,所述第一组点光束和所述第二组点光束通过多透镜阵列会聚。
11.一种制造半导体装置的方法,包括:
在基板上形成目标层,其中,所述目标层具有第一高度和不同于所述第一高度的第二高度;
检测所述第一高度和所述第二高度之间的高度差;
基于检测到的高度差生成曝光数据;
将从光源输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束;
将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束,其中,所述第一组点光束在实质上与所述目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置,所述第二组点光束具有与所述第一焦点位置不同的第二焦点位置;以及
根据所述曝光数据利用所述第一组点光束扫描所述目标层的具有所述第一高度的第一部分,并且根据所述曝光数据利用所述第二组点光束扫描所述目标层的具有所述第二高度的第二部分。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束包括:
通过使调制的图案光束通过第一微透镜阵列组来形成所述第一组点光束;和
通过使调制的图案光束通过第二微透镜阵列组来形成所述第二组点光束。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述第一微透镜阵列组包括具有第一厚度的多个第一微透镜,并且所述第二微透镜阵列组包括具有与所述第一厚度不同的第二厚度的多个第二微透镜。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述第一微透镜阵列组包括具有第一曲率半径的多个第一微透镜,并且所述第二微透镜阵列组包括具有与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径的多个第二微透镜。
15.根据权利要求12所述的方法,其中,所述第一微透镜阵列组包括多个第一微透镜,所述多个第一微透镜设置在所述Z轴上的第一位置处,并且所述第二微透镜阵列组包括多个第二微透镜,所述多个第二微透镜设置在所述Z轴上的与所述第一位置不同的第二位置处。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括:
调节所述第一微透镜在所述Z轴上的所述第一位置;以及
调节所述第二微透镜在所述Z轴上的所述第二位置。
17.根据权利要求11所述的方法,其中,所述高度差处于所述第一组点光束和所述第二组点光束的扫描曝光宽度内。
18.根据权利要求11所述的方法,还包括:
根据所述高度差调节所述第一组点光束的所述第一焦点位置和所述第二组点光束的所述第二焦点位置。
19.根据权利要求11所述的方法,其中,对光进行空间调制包括使用数字微镜装置形成具有所述掩模图案的多个光束。
20.根据权利要求11所述的方法,其中在基板上形成目标层包括:
在所述基板上设置多个晶片;
在所述基板上形成导电层,其中,所述导电层覆盖所述晶片;以及
在所述导电层上形成光刻胶层作为所述目标层。
21.一种无掩模曝光设备,包括:
载台,其支撑具有待曝光的目标层的基板,其中,所述载台使所述基板在至少一个方向上移动;
光源,其输出光;
光调制器,其将输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束;和
多透镜阵列,其包括第一微透镜阵列组和第二微透镜阵列组,
其中,所述第一微透镜阵列组将调制的图案光束会聚成第一组点光束,所述第一组点光束在实质上与所述目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置,并且所述第二微透镜阵列组将调制的图案光束会聚成具有与所述第一焦点位置不同的第二焦点位置的第二组点光束。
22.根据权利要求21所述的无掩模曝光设备,其中,所述第一微透镜阵列组包括具有第一厚度的多个第一微透镜,并且所述第二微透镜阵列组包括具有与所述第一厚度不同的第二厚度的多个第二微透镜。
23.根据权利要求21所述的无掩模曝光设备,其中,所述第一微透镜阵列组包括具有第一曲率半径的多个第一微透镜,并且所述第二微透镜阵列组包括具有与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径的多个第二微透镜。
24.根据权利要求21所述的无掩模曝光设备,其中,所述第一微透镜阵列组包括多个第一微透镜,所述多个第一微透镜设置在所述Z轴上的第一位置处,并且所述第二微透镜阵列组包括多个第二微透镜,所述多个第二微透镜设置在所述Z轴上的与所述第一位置不同的第二位置处。
25.根据权利要求24所述的无掩模曝光设备,其中,所述第一微透镜和所述第二微透镜在所述Z轴上是可调节的。
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